เนื้อหา
แรงโน้มถ่วงมีอยู่ทั่วไป - ทั้งที่แท้จริงและในชีวิตประจำวันของผู้คนทั่วโลก มันเป็นเรื่องยากหรือเป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการถึงการมีชีวิตอยู่ในโลกที่ปราศจากเอฟเฟกต์ของมันหรือแม้แต่ในที่ที่เอฟเฟ็กต์ถูกปรับแต่งด้วยจำนวน "น้อย" - พูดว่า ลองจินตนาการดูว่าตัวเองจะเริ่มกระโดดไม่สูงพอที่จะแตะขอบบาสเก็ตบอล 10 ฟุตสูงจนสามารถสแลมดังค์ได้อย่างง่ายดาย นี่เป็นเรื่องของความสามารถในการกระโจนที่เพิ่มขึ้น 25 เปอร์เซ็นต์ด้วยแรงโน้มถ่วงที่น้อยลงจะทำให้ผู้คนจำนวนมาก!
หนึ่งในสี่พลังทางกายภาพพื้นฐานแรงโน้มถ่วงมีอิทธิพลต่อมนุษย์ทุกองค์กรวิศวกรรมได้ดำเนินการโดยเฉพาะอย่างยิ่งในขอบเขตของเศรษฐศาสตร์ ความสามารถในการคำนวณแรงโน้มถ่วงและการแก้ปัญหาที่เกี่ยวข้องเป็นทักษะพื้นฐานและจำเป็นในหลักสูตรวิทยาศาสตร์กายภาพเบื้องต้น
พลังแห่งแรงโน้มถ่วง
ไม่มีใครสามารถพูดได้ว่าแรงโน้มถ่วง "คืออะไร" แต่มันเป็นไปได้ที่จะอธิบายทางคณิตศาสตร์และในแง่ของปริมาณและคุณสมบัติทางกายภาพอื่น ๆ แรงโน้มถ่วงเป็นหนึ่งในสี่พลังพื้นฐานในธรรมชาติอื่น ๆ เป็นพลังนิวเคลียร์ที่แข็งแกร่งและอ่อนแอ (ซึ่งทำงานในระดับอะตอมภายใน) และแรงแม่เหล็กไฟฟ้า แรงโน้มถ่วงเป็นจุดอ่อนที่สุดของทั้งสี่ แต่มีอิทธิพลอย่างมากต่อวิธีการที่โครงสร้างของจักรวาลนั้นเอง
ในทางคณิตศาสตร์พลังแห่งแรงโน้มถ่วงในนิวตัน (หรือเท่ากันคือกิโลกรัม m / s2) ระหว่างวัตถุสองอย่างของมวล M1 และ M2 คั่นด้วย R เมตรแสดงเป็น:
F_ {grav} = frac {GM_1M_2} {r ^ 2}ที่ไหน สากล แรงโน้มถ่วงคงที่ G = 6.67 × 10-11 ม2/กิโลกรัม2.
อธิบายแรงโน้มถ่วง
ความสำคัญ ก. ของสนามแรงโน้มถ่วงของวัตถุ "ใหญ่" ใด ๆ (นั่นคือกาแล็กซี่, ดาว, ดาวเคราะห์, ดวงจันทร์และอื่น ๆ ) จะแสดงทางคณิตศาสตร์โดยความสัมพันธ์:
g = frac {GM} {d ^ 2}ที่ไหน G คือค่าคงที่ที่นิยามไว้ M คือมวลของวัตถุและ d คือระยะห่างระหว่างวัตถุกับจุดที่วัดสนาม คุณสามารถดูได้โดยดูที่นิพจน์ Fgrav ที่ ก. มีหน่วยของแรงหารด้วยมวลเนื่องจากสมการของ ก. คือแรงของสมการแรงโน้มถ่วง (สมการสำหรับ Fgrav) โดยไม่ต้องคำนึงถึงมวลของวัตถุขนาดเล็ก
ตัวแปร ก. ดังนั้นจึงมีหน่วยของการเร่งความเร็ว ใกล้พื้นผิวโลกความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลกอยู่ที่ 9.8 เมตรต่อวินาทีต่อวินาทีหรือ 9.8 เมตร / วินาที2. หากคุณตัดสินใจที่จะไปไกลในวิทยาศาสตร์กายภาพคุณจะเห็นตัวเลขนี้มากกว่าที่คุณจะสามารถนับได้
แรงเนื่องจากสูตรแรงโน้มถ่วง
การรวมสูตรในสองส่วนข้างต้นทำให้เกิดความสัมพันธ์
F = mgที่ไหน ก. = 9.8 m / s2 บนโลก. นี่เป็นกรณีพิเศษของกฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตันซึ่งก็คือ
F = MAสูตรการเร่งความเร็วด้วยแรงโน้มถ่วงสามารถใช้งานได้ตามปกติด้วยสมการของนิวตันที่เรียกว่าการเคลื่อนที่ที่เกี่ยวข้องกับมวล (ม.) ความเร็ว (โวลต์) ตำแหน่งเชิงเส้น (x) ตำแหน่งแนวตั้ง (Y) การเร่งความเร็ว () และเวลา (เสื้อ). นั่นคือเช่นเดียวกับ d = (1/2)ที่2ระยะทางวัตถุจะเดินทางในเวลา เสื้อ เป็นเส้นภายใต้บังคับของความเร่งที่กำหนดระยะทาง Y วัตถุจะตกอยู่ภายใต้แรงโน้มถ่วงในเวลา เสื้อ ถูกให้ผลโดยนิพจน์ d = (1/2)gt2หรือ 4.9_t_2 สำหรับวัตถุที่ตกอยู่ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงของโลก